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2022-2023学年河南省新乡市高二（下）期末物理试卷（含解析）
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这是一份2022-2023学年河南省新乡市高二（下）期末物理试卷（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年河南省新乡市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共40.0分）
1. 图为阴极射线示波管内的聚焦电场，图中实线为电场线，虚线为等势面，a、b为电场中的两点，下列说法正确的是
A. a点的电场强度大于b点的电场强度
B. a点的电势高于b点的电势
C. 负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 正电荷从a点移动到b点，电场力做正功
2. 甲、乙两新能源汽车在同一条平直公路上进行测试，t=0时两车均静止。测试过程中两车的加速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示，下列说法正确的是( )
A. t1时刻两车的运动方向相反 B. 两车在t1时刻一定相遇
C. 两车的加速度大小均先增大后减小 D. t1时刻甲车的速度大于乙车的速度
3. 如图所示，小鸭A(视为质点)在平静的河内戏水，在水面上形成一列稳定的水波，B为岸边飘落的树叶，已知水波的传播速度与水的深度成正比，下列说法正确的是( )
A. 树叶B会被水波推向岸边
B. 小鸭A的振动周期大于树叶B的振动周期
C. 在深水区，水波的频率变大
D. 在深水区，水波更容易发生衍射现象
4. 骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是( )
A. 活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B. 活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
5. 如图所示，质量为M、倾角θ=30°的斜面体始终静止在水平桌面上，质量为m的木块沿光滑斜面自由下滑，重力加速度大小为g，下列结论正确的是( )
A. 斜面体处于失重状态
B. 木块对斜面体的压力大小为12mg
C. 桌面对斜面体的摩擦力大小为 34mg
D. 桌面对斜面体的支持力大小为(M+m)g
6. 现代都市高楼林立，高楼出现火情时需要一种高架水炮消防车。现距水平地面65m高的某楼房出现火情，消防员紧急出动救援，已知高架水炮消防车的水炮炮口距离水平地面61.8m，到起火房间的水平距离为4.8m，水柱刚好从起火房间的窗户垂直打入，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，则水炮炮口的水流速度为( )
A. 6m/s B. 8m/s C. 10m/s D. 15m/s
7. 如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一负电荷(所受重力忽略不计)沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为( )
A. Rtanθ2 B. Rtanθ2 C. Rsinθ2 D. Rcosθ2
8. 高压水流切割器又称“水刀”，它将水以极高的速度垂直喷射到材料表面进行切割作业。水打到材料表面后，迅速沿表面散开不反弹，已知“水刀”喷嘴的直径为d，水的密度为ρ，水平出射速度为v，则该“水刀”在材料表面产生的平均冲击力大小为( )
A. 0.2πρd2v2 B. 0.25πρd2v2 C. 0.3πρd2v2 D. πρd2v2
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
9. 太阳内部持续不断地发生着4个质子(H11H)聚变为1个氦核(24He)的热核反应，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核的质量分别为m1、m2，下列说法正确的是( )
A. 该核反应中会生成中子(01n) B. 该核反应中会生成电子(−10e)
C. 该核反应中质量亏损小于4m1−m2 D. 该核反应方程是411H→24He+210e
10. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1:2，a、b输入端输入如图乙所示的正弦交变电流，电阻R1的功率是R2功率的一半，电流表的示数为2 A，电路中的电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R1的电流为4 A
B. 电阻R1两端电压的瞬时值表达式为u=100 2sin100πt(V)
C. 电阻R1的阻值为50 2Ω
D. a、b端输入的功率为600 W
11. 观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，下列说法正确的是( )
A. 红灯的实际位置比绿灯低
B. 游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小
C. 若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
D. 岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
12. 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一固定圆弧轨道BC，它与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑。长为R的轻杆的两端分别固定小球a、b(可视为质点)，小球a的质量为m，小球b的质量为3m，现使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后将其由静止释放，小球a、b沿轨道下滑且始终与轨道接触，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A. 下滑过程中a球的机械能减小
B. 下滑过程中b球的机械能减小
C. 小球a滑过C点后，a球的速度大小为 5gR2
D. 从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为34mgR
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
13. “春耕”学习小组利用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)学习小组的同学用游标卡尺测量摆球的直径时读数如图乙所示，则摆球的直径D=______cm。
(2)学习小组的同学组装好实验装置后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度(小于5°)，然后释放摆球，摆球某次通过最低点时开始计时，并从1开始计数，然后摆球每完成一次全振动计数加1，当该同学计数到40时停止计时，测得的时间记为t，测得的单摆的摆长记为L，则当地的重力加速度大小g=______(用L、t表示)。
(3)学习小组的同学改变摆线的长度继续做实验，在绘制单摆的周期的平方—摆长(T2−L)图线时，一位同学误将摆线长和小球直径的和记为摆长L，则他画出的图线可能为图丙中的______(填“a”、“b”或“c”)。
14. 力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100Ω∼3000Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：
直流电源E(电动势约为6V，内阻约为1Ω)；
电压表V1(量程为6V，内阻约为3kΩ)；
电压表V2(量程为15V，内阻约为5kΩ)；
电流计G(量程为3mA，内阻为11Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω，额定电流为3A)；
滑动变阻器R2(最大阻值为1kΩ，额定电流为0.5A)；
开关及导线若干。
(1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)，电压表应选择________(填“V1”或“V2”)。
(2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计并联一个阻值为________Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36mA的电流表。
(3)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于________(填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为________Ω(结果保留三位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共24.0分）
15. 如图所示，用导热性能良好的汽缸和活塞封闭一定质量的理想气体，活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦力均不计，现将汽缸放置在光滑水平面上，活塞与水平轻弹簧连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。已知汽缸的长度为2L，活塞的面积为S，此时封闭气体的压强为p0，封闭气体的热力学温度为T1=300 K，活塞到缸口的距离恰为L，大气压强恒为p0。现用外力向左缓慢移动汽缸(该过程中气体温度不变)，当汽缸的位移为L时活塞到缸口的距离为13L。
(1)求弹簧的劲度系数k；
(2)在上述条件下，保持汽缸静止，并缓慢加热封闭气体，直到弹簧恢复原长，求此时封闭气体的热力学温度T2。
16. 如图所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab部分水平，bcd为半径R=3.2m的半圆轨道，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为mA=2kg、mB=0.5kg的物块A、B(均可视为质点)，用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧(未被拴接)。直轨道ab左侧的光滑水平地面上停着质量M=3kg的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，之后A向左滑上小车且恰好没有从小车上掉下，B向右滑动且刚好能到达半圆轨道上与圆心等高的c点。物块A与小车之间的动摩擦因数μ=0.15，重力加速度大小g=10m/s2。
(1)当物块B运动到圆弧轨道的最低点b时，求轨道对物块B的弹力大小FN；
(2)求小车的长度L。
17. 如图所示，固定的足够长的绝缘运输带与水平方向成α=30°，以v0的速度顺时针匀速传动，两虚线1、2间存在垂直运输带向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为R、边长为d的正方形导线框abcd随运输带一起匀速向上运动，当ab边越过虚线1时导线框相对运输带发生运动，当ab边到达虚线2时导线框的速度恰好恢复到v0，已知两虚线间的距离为L(L>2d)，导线框与运输带之间的动摩擦因数μ= 32，重力加速度大小为g，整个过程中导线框的ab边始终与两虚线平行。求：
(1)ab边刚越过虚线1瞬间的加速度大小；
(2)导线框的ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，导线框中产生的焦耳热Q；
(3)导线框的ab边由虚线1运动到虚线2的时间t。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】
【分析】
解答本题需要掌握：沿电场线电势降低，电场强度的大小与电场线的疏密的关系；明确电子在电场中的受力特点以及电场力做功情况，从而进一步判断电势能、动能等变化情况。
要能正确根据电场线、等势线的分布情况，判断电势、电势能、电场强度、电场力做功等物理量变化情况。
【解答】A、电场线越密集处的场强越大，由图可知a点的场强小于b点的场强，故A错误；
B、沿电场线的方向电势降低，由图中的电场线方向可知a点的电势低于b点的电势，故B错误；
C、电势能Ep=qφ，负电荷在a点的电势低于b点的电势，则电子在a点的电势能大于在b点的电势能，故C正确，
D、正电荷的受力方向沿着电场线的方向，从a点移动到b点，电场力的方向跟位移方向的夹角大于90°，故正电荷从a点移动到b点，电场力做负功，故D错误。
故选：C。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了a-t图像；要知道a-t图像的“面积”表示速度增加量，可定性地分析两车的运动情况。
在a-t图像中，图线与时间轴所围的面积表示速度的增加量，判断两车速度的关系。
【解答】
解：A.t＝0时两车均静止，由a-t图像可知：0~t1时间，加速度a一直为正，所以t1时刻两车的运动方向相同，故A错误；
B. 两车在t1时刻加速度相等，由于开始时甲、乙位置未知，且速度变化量未知，无法确定两车在t1时刻是否相遇，故B错误；
C.由图像可知：甲车的加速度先增大后减小，乙车的加速度先减小后增大，故C错误；
D.在a-t图像中，图线与时间轴所围的面积表示速度的增加量，所以0~t1，甲车速度增加量大于乙车速度增加量，而两车的传输带为0，所以t1时刻甲车的速度大于乙车的速度，故D正确。
3.【答案】D
【解析】A.水面上的树叶只会上下振动，不能随波迁移，不会被水波推向岸边，选项A错误；
BC.水波传播过程中，各个质点与波源的振动频率和周期均相等，选项BC错误；
D.根据波速公式λ=vf
结合波的传播速度与水的深度成正比的条件可知，深水区的水波速度更大，波长更长，更容易发生衍射现象，选项D正确。
故选D。
4.【答案】A
【解析】
【分析】
由热力学第一定律结合理想气体状态方程可判断压强变化
本题主要考查热力学第一定律及理想气体状态方程，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
【解答】
如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，由热力学第一定律可知气体内能增加，则温度升高，而气体体积减小，外界对气体做功，由理想气体状态方程pV T =C可知压强增大，故A正确，BCD错误；
故选A。
5.【答案】C
【解析】解：A、斜面体静止，处于平衡状态，故A错误；
B、木块对斜面体的压力大小为N1=mgcosθ= 32mg，故B错误；
C、斜面体静止，在水平方向上，根据平衡条件可得，桌面对斜面体的摩擦力大小为f=N1sinθ= 32mg×sin30°= 34mg，故C正确；
D、木块沿光滑斜面下滑，加速度方向向下，木块与斜面体整体在竖直方向有竖直向下的加速度，处于失重状态，斜面体对桌面的压力大小小于(M+m)g，故D错误。
故选：C。
物体加速度向下时处于失重状态，加速度方向向上时处于超重状态；根据物体的运动过程与受力情况，应用平衡条件与牛顿第三定律分析答题。
掌握基础知识、分析清楚木块与斜面体的运动状态是解题的前提与关键，应用平衡条件与基础知识即可解题。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
水柱刚好从起火房间的窗户垂直打入，水流做末速度水平的斜抛运动，可反向看作平抛运动，结合平抛运动规律即可求解。
【解答】
水流做斜抛运动，末速度水平，可反向看作平抛运动，水流高度差Δh=65m−61.8m=3.2m，竖直方向为自由落体运动：Δh=12gt2
代入数据解得：t=0.8s
根据vy=gt
代入数据解得：vy=8m/s
又水平位移为4.8m，有sx=vxt
代入数据解得：vx=6m/s
合速度为v= vx2+vy2
代入数据解得：v=10m/s
故ABD错误，C正确。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题主要考查带电粒子在磁场中运动的问题，解题关键：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，要能正确画出粒子运动的轨迹，再结合几何关系求解。
本题具体是先根据题意作出粒子运动的轨迹，找出圆心，确定圆心角，根据几何关系求出粒子运动的半径r与R的关系即可判断。
【解答】
根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示：
从磁场中射出时速度方向改变了θ角，所以粒子做圆周运动的圆心角为θ，根据几何关系知，粒子做圆周运动的半径r=Rtanθ2，故A正确，BCD错误。
8.【答案】B
【解析】
【分析】
本题是以水刀应用高压水流切割技术为背景的试题，考查的是流体问题中动量定理的应用，解决从问题得关键是选取Δt时间内打在材料表面质量为Δm水为研究对象，然后用动量定理方程求解。
根据每秒用水量计算出水的速度，根据动量定理及牛顿第三定律求解水对材料表面的平均压力。
【解答】
解：设在极短的时间△t内打到材料上的水的质量为△m，则根据已知条件可得：Δm=ρ·π·(d2)2v·Δt；
设材料表面对“水刀”在产生的平均冲击力大小为F，根据动量定理有：F·Δt=0−(−Δmv)；
解得：F=0.25πρd2v2；
根据牛顿第三定律，可知，该水刀”在材料表面产生的平均冲击力大小为：F′=F=0.25πρd2v2；
故B正确，ACD错误。
9.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题主要考查了爱因斯坦方程的相关应用，理解反应过程中的电荷数守恒和质量数守恒，同时根据质量亏损的概念即可完成分析。
根据质量数和电荷数守恒得出核反应的方程式；
根据质量亏损的定义完成分析。
【解答】
ABD.由题意可得，该核反应方程式为411H→24He+210e；故该核反应中会生成正电子，故AB错误，D正确；
C.该核反应中质量亏损为Δm=4m1−m2−2me，故C正确。
10.【答案】BD
【解析】
【分析】
根据图乙求出角速度，再根据u=Emsin (ωt)V求出交变电压瞬时值表达式；根据图乙可知原线圈电压的最大值，根据U1=Em 2求出原线圈的有效值，即可知电压表的示数为，根据电压和匝数成正比求出副线圈的电压，根据电功率的公式求出R2的功率，根据题意可知电阻R1的功率，然后求出通过电阻R1的电流和电阻；根据能量守恒求出a、b端输入的功率。
本题考查变压器的基本内容，明确电流电压与匝数的关系，电表的示数为有效值，而变压器只改变电压和电流，不会改变功率和频率。
【解答】
B.根据图乙可知ω=2πT=100πrad/s，交变电压瞬时值表达式为u=100 2sin (100πt)V，故B正确；
AC.根据图乙可知原线圈电压的最大值Em=100 2V，有效值U1=Em 2=100V，则电压表的示数为100V，根据U1U2=n1n2解得：U2=200V，R2的功率P2=I2U2=400W，根据题意可知电阻R1的功率P1=12P2=200W，通过电阻R1的电流为I1=P1U1=2A，电阻R1=U1I1=50Ω，故AC错误；
D.a、b端输入的功率P=P1+P2=600W，故D正确。
11.【答案】BC
【解析】
【分析】
根据光的折射率的大小关系及折射定律分析即可。
本题考查光的折射和全反射以及同一介质对不同色光的折射率，考查考生的科学思维。
【解答】
A.水对七种色光的折射率不同，其中对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小。人从水面上看水面下的物体，看到的是位置偏高的虚像，折射率越大，虚像的位置离水面越近。所以，要看到七种彩色灯在同一水平线上，安装时，绿色灯的位置较低，红色灯的位置较高。A错误；
B.根据光的折射可知，游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小，故B正确；
C.光从水面下向上斜射向空气中时，若入射角达到临界角时，就会发生全反射，所以，能从水面透射出来的光(即能把水面照亮的部分)是一个圆面。根据几何关系可以得到照亮圆面的半径R、灯的实际深度H以及折射率n之间的关系式是：R=H n2−1，折射率越大，R越小，圆的面积越小。则红灯把水面照亮的面积较大，C正确；
D.岸上的人看到的灯实际是光的折射所成的像，故D错误。
12.【答案】AD
【解析】
【分析】
下滑过程两个球组成的系统，只有重力做功，机械能守恒；根据机械能守恒定律列式求解速度、根据功能关系求解轻杆对b球做的功。
本题主要考查机械能守恒、系统机械能守恒、功能关系。
【解答】
AB.下滑的过程中，若以两球为整体，则系统机械能守恒，若分开研究分析，则杆对a球做负功，a球机械能减小，杆对b球做正功，则b球机械能增加，故A正确，B错误；
C.以两球为系统进行研究，由机械能守恒得mg·2R+3mgR=12⋅4m⋅v2，解得v= 52gR，故C错误；
D.对b球分析，其机械能的变化量为，由功能关系可知，轻杆对b球做正功为34mgR，故D正确。
13.【答案】 1.86 78π2Lt2 c
【解析】(1)[1]由图乙可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则摆球的直径D=1.8cm+6×0.1mm=1.86cm
(2)[2]根据题意可知，单摆运动的周期为T=t39
由单摆周期公式 T=2π Lg 可得，当地的重力加速度大小为g=4π2LT2=78π2Lt2
(3)[3]误将摆线长和小球直径的和记为摆长 L ，则有T2=4π2gL−D2
可知，他画出的图线可能为图丙中的 c 。
14.【答案】 R1 V1 1 闭合 148
【解析】(1)[1][2]为了便于操作，则滑动变阻器应选择 R1 ，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择 V1 。
(2)[3]为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有Igrg=(I−Ig)R并
即3mA×11Ω=33mA×R并
解得R并=1Ω
(3)[4]根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关 S2 需要闭合；
[5]根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值R力=4V27mA≈148Ω
15.【答案】解：(1)设封闭气体此时的压强为p1，封闭气体的体积
V1=(2L−13L)S=53LS，
根据等温变化规律有
p0LS=p1V1，
对活塞受力分析，根据受力平衡有
p1S+k×13L=p0S，
解得k=6p0S5L。
(2)弹簧恢复原长时气体的体积
V2=2LS，
设此时封闭气体的压强为p2，对活塞受力分析，根据受力平衡有
p2S=p0S，
由一定质量的理想气体状态方程
p0LST1=p2⋅2LST2，
解得T2=600K。
【解析】本题考查了求弹簧的劲度系数和热力学温度。解决问题的关键是认真审题理解题意、分析清楚气体状态变化过程、求出弹簧的形变量是解题的关键，应用玻意耳定律和理想气体方程可以解题。
16.【答案】(1) 15N ；(2) 0.8m
【解析】(1)根据题意可知，物块B到达c点时速度为零，物块B从b点到c点的过程，根据动能定理有−mBgR=0−12mBvb2
物块B在b点时，根据牛顿第二定律有FN−mBg=mBvb2R
解得FN=15N
(2)释放弹簧的过程中物块A、B的动量守恒，根据动量守恒定律有mAv1=mBvb
设物块A与小车共速的速度为v，根据动量守恒定律有mAv1=mA+Mv
根据功能关系有12mAv12=μmAgL+12(mA+M)v2
解得L=0.8m
17.【答案】(1) B2d2v0mR−g4 ；(2) 14mgL ；(3) 4B2d3mgR
【解析】(1) ab边刚越过虚线1瞬间，对导线框受力分析，根据牛顿第二定律有mgsinα+F安−μmgcosα=ma
根据安培力公式有F安=BId
根据闭合电路欧姆定律有 I=Bdv0R
解得 a=B2d2v0mR−g4
(2)导线框的 ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，根据动能定理有 μmgcosα⋅L−mgsinα⋅L−W安=12mv02−12mv02
根据功能关系有Q=W安
解得 Q=14mgL
(3)导线框的 ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，根据动量定理有 μmgcosα⋅t−mgsinα⋅t−I安=mv0−mv0
安培力的冲量 I安=∑BId⋅Δt=∑B2d2vR⋅Δt=B2d3R
解得t=4B2d3mgR
2022-2023学年河南省新乡市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共40.0分）
1. 图为阴极射线示波管内的聚焦电场，图中实线为电场线，虚线为等势面，a、b为电场中的两点，下列说法正确的是
A. a点的电场强度大于b点的电场强度
B. a点的电势高于b点的电势
C. 负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 正电荷从a点移动到b点，电场力做正功
2. 甲、乙两新能源汽车在同一条平直公路上进行测试，t=0时两车均静止。测试过程中两车的加速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示，下列说法正确的是( )
A. t1时刻两车的运动方向相反 B. 两车在t1时刻一定相遇
C. 两车的加速度大小均先增大后减小 D. t1时刻甲车的速度大于乙车的速度
3. 如图所示，小鸭A(视为质点)在平静的河内戏水，在水面上形成一列稳定的水波，B为岸边飘落的树叶，已知水波的传播速度与水的深度成正比，下列说法正确的是( )
A. 树叶B会被水波推向岸边
B. 小鸭A的振动周期大于树叶B的振动周期
C. 在深水区，水波的频率变大
D. 在深水区，水波更容易发生衍射现象
4. 骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是( )
A. 活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B. 活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
5. 如图所示，质量为M、倾角θ=30°的斜面体始终静止在水平桌面上，质量为m的木块沿光滑斜面自由下滑，重力加速度大小为g，下列结论正确的是( )
A. 斜面体处于失重状态
B. 木块对斜面体的压力大小为12mg
C. 桌面对斜面体的摩擦力大小为 34mg
D. 桌面对斜面体的支持力大小为(M+m)g
6. 现代都市高楼林立，高楼出现火情时需要一种高架水炮消防车。现距水平地面65m高的某楼房出现火情，消防员紧急出动救援，已知高架水炮消防车的水炮炮口距离水平地面61.8m，到起火房间的水平距离为4.8m，水柱刚好从起火房间的窗户垂直打入，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，则水炮炮口的水流速度为( )
A. 6m/s B. 8m/s C. 10m/s D. 15m/s
7. 如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一负电荷(所受重力忽略不计)沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为( )
A. Rtanθ2 B. Rtanθ2 C. Rsinθ2 D. Rcosθ2
8. 高压水流切割器又称“水刀”，它将水以极高的速度垂直喷射到材料表面进行切割作业。水打到材料表面后，迅速沿表面散开不反弹，已知“水刀”喷嘴的直径为d，水的密度为ρ，水平出射速度为v，则该“水刀”在材料表面产生的平均冲击力大小为( )
A. 0.2πρd2v2 B. 0.25πρd2v2 C. 0.3πρd2v2 D. πρd2v2
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
9. 太阳内部持续不断地发生着4个质子(H11H)聚变为1个氦核(24He)的热核反应，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核的质量分别为m1、m2，下列说法正确的是( )
A. 该核反应中会生成中子(01n) B. 该核反应中会生成电子(−10e)
C. 该核反应中质量亏损小于4m1−m2 D. 该核反应方程是411H→24He+210e
10. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1:2，a、b输入端输入如图乙所示的正弦交变电流，电阻R1的功率是R2功率的一半，电流表的示数为2 A，电路中的电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R1的电流为4 A
B. 电阻R1两端电压的瞬时值表达式为u=100 2sin100πt(V)
C. 电阻R1的阻值为50 2Ω
D. a、b端输入的功率为600 W
11. 观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，下列说法正确的是( )
A. 红灯的实际位置比绿灯低
B. 游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小
C. 若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
D. 岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
12. 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一固定圆弧轨道BC，它与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑。长为R的轻杆的两端分别固定小球a、b(可视为质点)，小球a的质量为m，小球b的质量为3m，现使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后将其由静止释放，小球a、b沿轨道下滑且始终与轨道接触，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A. 下滑过程中a球的机械能减小
B. 下滑过程中b球的机械能减小
C. 小球a滑过C点后，a球的速度大小为 5gR2
D. 从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为34mgR
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
13. “春耕”学习小组利用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)学习小组的同学用游标卡尺测量摆球的直径时读数如图乙所示，则摆球的直径D=______cm。
(2)学习小组的同学组装好实验装置后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度(小于5°)，然后释放摆球，摆球某次通过最低点时开始计时，并从1开始计数，然后摆球每完成一次全振动计数加1，当该同学计数到40时停止计时，测得的时间记为t，测得的单摆的摆长记为L，则当地的重力加速度大小g=______(用L、t表示)。
(3)学习小组的同学改变摆线的长度继续做实验，在绘制单摆的周期的平方—摆长(T2−L)图线时，一位同学误将摆线长和小球直径的和记为摆长L，则他画出的图线可能为图丙中的______(填“a”、“b”或“c”)。
14. 力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100Ω∼3000Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：
直流电源E(电动势约为6V，内阻约为1Ω)；
电压表V1(量程为6V，内阻约为3kΩ)；
电压表V2(量程为15V，内阻约为5kΩ)；
电流计G(量程为3mA，内阻为11Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω，额定电流为3A)；
滑动变阻器R2(最大阻值为1kΩ，额定电流为0.5A)；
开关及导线若干。
(1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)，电压表应选择________(填“V1”或“V2”)。
(2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计并联一个阻值为________Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36mA的电流表。
(3)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于________(填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为________Ω(结果保留三位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共24.0分）
15. 如图所示，用导热性能良好的汽缸和活塞封闭一定质量的理想气体，活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦力均不计，现将汽缸放置在光滑水平面上，活塞与水平轻弹簧连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。已知汽缸的长度为2L，活塞的面积为S，此时封闭气体的压强为p0，封闭气体的热力学温度为T1=300 K，活塞到缸口的距离恰为L，大气压强恒为p0。现用外力向左缓慢移动汽缸(该过程中气体温度不变)，当汽缸的位移为L时活塞到缸口的距离为13L。
(1)求弹簧的劲度系数k；
(2)在上述条件下，保持汽缸静止，并缓慢加热封闭气体，直到弹簧恢复原长，求此时封闭气体的热力学温度T2。
16. 如图所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab部分水平，bcd为半径R=3.2m的半圆轨道，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为mA=2kg、mB=0.5kg的物块A、B(均可视为质点)，用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧(未被拴接)。直轨道ab左侧的光滑水平地面上停着质量M=3kg的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，之后A向左滑上小车且恰好没有从小车上掉下，B向右滑动且刚好能到达半圆轨道上与圆心等高的c点。物块A与小车之间的动摩擦因数μ=0.15，重力加速度大小g=10m/s2。
(1)当物块B运动到圆弧轨道的最低点b时，求轨道对物块B的弹力大小FN；
(2)求小车的长度L。
17. 如图所示，固定的足够长的绝缘运输带与水平方向成α=30°，以v0的速度顺时针匀速传动，两虚线1、2间存在垂直运输带向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为R、边长为d的正方形导线框abcd随运输带一起匀速向上运动，当ab边越过虚线1时导线框相对运输带发生运动，当ab边到达虚线2时导线框的速度恰好恢复到v0，已知两虚线间的距离为L(L>2d)，导线框与运输带之间的动摩擦因数μ= 32，重力加速度大小为g，整个过程中导线框的ab边始终与两虚线平行。求：
(1)ab边刚越过虚线1瞬间的加速度大小；
(2)导线框的ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，导线框中产生的焦耳热Q；
(3)导线框的ab边由虚线1运动到虚线2的时间t。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】
【分析】
解答本题需要掌握：沿电场线电势降低，电场强度的大小与电场线的疏密的关系；明确电子在电场中的受力特点以及电场力做功情况，从而进一步判断电势能、动能等变化情况。
要能正确根据电场线、等势线的分布情况，判断电势、电势能、电场强度、电场力做功等物理量变化情况。
【解答】A、电场线越密集处的场强越大，由图可知a点的场强小于b点的场强，故A错误；
B、沿电场线的方向电势降低，由图中的电场线方向可知a点的电势低于b点的电势，故B错误；
C、电势能Ep=qφ，负电荷在a点的电势低于b点的电势，则电子在a点的电势能大于在b点的电势能，故C正确，
D、正电荷的受力方向沿着电场线的方向，从a点移动到b点，电场力的方向跟位移方向的夹角大于90°，故正电荷从a点移动到b点，电场力做负功，故D错误。
故选：C。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了a-t图像；要知道a-t图像的“面积”表示速度增加量，可定性地分析两车的运动情况。
在a-t图像中，图线与时间轴所围的面积表示速度的增加量，判断两车速度的关系。
【解答】
解：A.t＝0时两车均静止，由a-t图像可知：0~t1时间，加速度a一直为正，所以t1时刻两车的运动方向相同，故A错误；
B. 两车在t1时刻加速度相等，由于开始时甲、乙位置未知，且速度变化量未知，无法确定两车在t1时刻是否相遇，故B错误；
C.由图像可知：甲车的加速度先增大后减小，乙车的加速度先减小后增大，故C错误；
D.在a-t图像中，图线与时间轴所围的面积表示速度的增加量，所以0~t1，甲车速度增加量大于乙车速度增加量，而两车的传输带为0，所以t1时刻甲车的速度大于乙车的速度，故D正确。
3.【答案】D
【解析】A.水面上的树叶只会上下振动，不能随波迁移，不会被水波推向岸边，选项A错误；
BC.水波传播过程中，各个质点与波源的振动频率和周期均相等，选项BC错误；
D.根据波速公式λ=vf
结合波的传播速度与水的深度成正比的条件可知，深水区的水波速度更大，波长更长，更容易发生衍射现象，选项D正确。
故选D。
4.【答案】A
【解析】
【分析】
由热力学第一定律结合理想气体状态方程可判断压强变化
本题主要考查热力学第一定律及理想气体状态方程，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
【解答】
如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，由热力学第一定律可知气体内能增加，则温度升高，而气体体积减小，外界对气体做功，由理想气体状态方程pV T =C可知压强增大，故A正确，BCD错误；
故选A。
5.【答案】C
【解析】解：A、斜面体静止，处于平衡状态，故A错误；
B、木块对斜面体的压力大小为N1=mgcosθ= 32mg，故B错误；
C、斜面体静止，在水平方向上，根据平衡条件可得，桌面对斜面体的摩擦力大小为f=N1sinθ= 32mg×sin30°= 34mg，故C正确；
D、木块沿光滑斜面下滑，加速度方向向下，木块与斜面体整体在竖直方向有竖直向下的加速度，处于失重状态，斜面体对桌面的压力大小小于(M+m)g，故D错误。
故选：C。
物体加速度向下时处于失重状态，加速度方向向上时处于超重状态；根据物体的运动过程与受力情况，应用平衡条件与牛顿第三定律分析答题。
掌握基础知识、分析清楚木块与斜面体的运动状态是解题的前提与关键，应用平衡条件与基础知识即可解题。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
水柱刚好从起火房间的窗户垂直打入，水流做末速度水平的斜抛运动，可反向看作平抛运动，结合平抛运动规律即可求解。
【解答】
水流做斜抛运动，末速度水平，可反向看作平抛运动，水流高度差Δh=65m−61.8m=3.2m，竖直方向为自由落体运动：Δh=12gt2
代入数据解得：t=0.8s
根据vy=gt
代入数据解得：vy=8m/s
又水平位移为4.8m，有sx=vxt
代入数据解得：vx=6m/s
合速度为v= vx2+vy2
代入数据解得：v=10m/s
故ABD错误，C正确。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题主要考查带电粒子在磁场中运动的问题，解题关键：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，要能正确画出粒子运动的轨迹，再结合几何关系求解。
本题具体是先根据题意作出粒子运动的轨迹，找出圆心，确定圆心角，根据几何关系求出粒子运动的半径r与R的关系即可判断。
【解答】
根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示：
从磁场中射出时速度方向改变了θ角，所以粒子做圆周运动的圆心角为θ，根据几何关系知，粒子做圆周运动的半径r=Rtanθ2，故A正确，BCD错误。
8.【答案】B
【解析】
【分析】
本题是以水刀应用高压水流切割技术为背景的试题，考查的是流体问题中动量定理的应用，解决从问题得关键是选取Δt时间内打在材料表面质量为Δm水为研究对象，然后用动量定理方程求解。
根据每秒用水量计算出水的速度，根据动量定理及牛顿第三定律求解水对材料表面的平均压力。
【解答】
解：设在极短的时间△t内打到材料上的水的质量为△m，则根据已知条件可得：Δm=ρ·π·(d2)2v·Δt；
设材料表面对“水刀”在产生的平均冲击力大小为F，根据动量定理有：F·Δt=0−(−Δmv)；
解得：F=0.25πρd2v2；
根据牛顿第三定律，可知，该水刀”在材料表面产生的平均冲击力大小为：F′=F=0.25πρd2v2；
故B正确，ACD错误。
9.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题主要考查了爱因斯坦方程的相关应用，理解反应过程中的电荷数守恒和质量数守恒，同时根据质量亏损的概念即可完成分析。
根据质量数和电荷数守恒得出核反应的方程式；
根据质量亏损的定义完成分析。
【解答】
ABD.由题意可得，该核反应方程式为411H→24He+210e；故该核反应中会生成正电子，故AB错误，D正确；
C.该核反应中质量亏损为Δm=4m1−m2−2me，故C正确。
10.【答案】BD
【解析】
【分析】
根据图乙求出角速度，再根据u=Emsin (ωt)V求出交变电压瞬时值表达式；根据图乙可知原线圈电压的最大值，根据U1=Em 2求出原线圈的有效值，即可知电压表的示数为，根据电压和匝数成正比求出副线圈的电压，根据电功率的公式求出R2的功率，根据题意可知电阻R1的功率，然后求出通过电阻R1的电流和电阻；根据能量守恒求出a、b端输入的功率。
本题考查变压器的基本内容，明确电流电压与匝数的关系，电表的示数为有效值，而变压器只改变电压和电流，不会改变功率和频率。
【解答】
B.根据图乙可知ω=2πT=100πrad/s，交变电压瞬时值表达式为u=100 2sin (100πt)V，故B正确；
AC.根据图乙可知原线圈电压的最大值Em=100 2V，有效值U1=Em 2=100V，则电压表的示数为100V，根据U1U2=n1n2解得：U2=200V，R2的功率P2=I2U2=400W，根据题意可知电阻R1的功率P1=12P2=200W，通过电阻R1的电流为I1=P1U1=2A，电阻R1=U1I1=50Ω，故AC错误；
D.a、b端输入的功率P=P1+P2=600W，故D正确。
11.【答案】BC
【解析】
【分析】
根据光的折射率的大小关系及折射定律分析即可。
本题考查光的折射和全反射以及同一介质对不同色光的折射率，考查考生的科学思维。
【解答】
A.水对七种色光的折射率不同，其中对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小。人从水面上看水面下的物体，看到的是位置偏高的虚像，折射率越大，虚像的位置离水面越近。所以，要看到七种彩色灯在同一水平线上，安装时，绿色灯的位置较低，红色灯的位置较高。A错误；
B.根据光的折射可知，游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小，故B正确；
C.光从水面下向上斜射向空气中时，若入射角达到临界角时，就会发生全反射，所以，能从水面透射出来的光(即能把水面照亮的部分)是一个圆面。根据几何关系可以得到照亮圆面的半径R、灯的实际深度H以及折射率n之间的关系式是：R=H n2−1，折射率越大，R越小，圆的面积越小。则红灯把水面照亮的面积较大，C正确；
D.岸上的人看到的灯实际是光的折射所成的像，故D错误。
12.【答案】AD
【解析】
【分析】
下滑过程两个球组成的系统，只有重力做功，机械能守恒；根据机械能守恒定律列式求解速度、根据功能关系求解轻杆对b球做的功。
本题主要考查机械能守恒、系统机械能守恒、功能关系。
【解答】
AB.下滑的过程中，若以两球为整体，则系统机械能守恒，若分开研究分析，则杆对a球做负功，a球机械能减小，杆对b球做正功，则b球机械能增加，故A正确，B错误；
C.以两球为系统进行研究，由机械能守恒得mg·2R+3mgR=12⋅4m⋅v2，解得v= 52gR，故C错误；
D.对b球分析，其机械能的变化量为，由功能关系可知，轻杆对b球做正功为34mgR，故D正确。
13.【答案】 1.86 78π2Lt2 c
【解析】(1)[1]由图乙可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则摆球的直径D=1.8cm+6×0.1mm=1.86cm
(2)[2]根据题意可知，单摆运动的周期为T=t39
由单摆周期公式 T=2π Lg 可得，当地的重力加速度大小为g=4π2LT2=78π2Lt2
(3)[3]误将摆线长和小球直径的和记为摆长 L ，则有T2=4π2gL−D2
可知，他画出的图线可能为图丙中的 c 。
14.【答案】 R1 V1 1 闭合 148
【解析】(1)[1][2]为了便于操作，则滑动变阻器应选择 R1 ，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择 V1 。
(2)[3]为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有Igrg=(I−Ig)R并
即3mA×11Ω=33mA×R并
解得R并=1Ω
(3)[4]根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关 S2 需要闭合；
[5]根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值R力=4V27mA≈148Ω
15.【答案】解：(1)设封闭气体此时的压强为p1，封闭气体的体积
V1=(2L−13L)S=53LS，
根据等温变化规律有
p0LS=p1V1，
对活塞受力分析，根据受力平衡有
p1S+k×13L=p0S，
解得k=6p0S5L。
(2)弹簧恢复原长时气体的体积
V2=2LS，
设此时封闭气体的压强为p2，对活塞受力分析，根据受力平衡有
p2S=p0S，
由一定质量的理想气体状态方程
p0LST1=p2⋅2LST2，
解得T2=600K。
【解析】本题考查了求弹簧的劲度系数和热力学温度。解决问题的关键是认真审题理解题意、分析清楚气体状态变化过程、求出弹簧的形变量是解题的关键，应用玻意耳定律和理想气体方程可以解题。
16.【答案】(1) 15N ；(2) 0.8m
【解析】(1)根据题意可知，物块B到达c点时速度为零，物块B从b点到c点的过程，根据动能定理有−mBgR=0−12mBvb2
物块B在b点时，根据牛顿第二定律有FN−mBg=mBvb2R
解得FN=15N
(2)释放弹簧的过程中物块A、B的动量守恒，根据动量守恒定律有mAv1=mBvb
设物块A与小车共速的速度为v，根据动量守恒定律有mAv1=mA+Mv
根据功能关系有12mAv12=μmAgL+12(mA+M)v2
解得L=0.8m
17.【答案】(1) B2d2v0mR−g4 ；(2) 14mgL ；(3) 4B2d3mgR
【解析】(1) ab边刚越过虚线1瞬间，对导线框受力分析，根据牛顿第二定律有mgsinα+F安−μmgcosα=ma
根据安培力公式有F安=BId
根据闭合电路欧姆定律有 I=Bdv0R
解得 a=B2d2v0mR−g4
(2)导线框的 ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，根据动能定理有 μmgcosα⋅L−mgsinα⋅L−W安=12mv02−12mv02
根据功能关系有Q=W安
解得 Q=14mgL
(3)导线框的 ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，根据动量定理有 μmgcosα⋅t−mgsinα⋅t−I安=mv0−mv0
安培力的冲量 I安=∑BId⋅Δt=∑B2d2vR⋅Δt=B2d3R
解得t=4B2d3mgR
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